KR20110022599A - Vision system for scan planning of ultrasonic inspection - Google Patents

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KR20110022599A
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ultrasonic
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도 엑스. 도
마크 뒤브아
데이비드 엘. 카이저
토마스 이. 드레이크
케니드 알. 욘
마크 에이. 오스터캄프
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록히드 마틴 코포레이션
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Abstract

항공기 요소들에서 복합 재료들의 분석을 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 물체의 3차원 형상을 판정하기 위해 구조 광 측정들이 사용되며, 이어서 이들은 레이저 초음파 측정들을 수행할 때 스캔들의 수를 최소화하기 위해 분석된다.Systems and methods are disclosed for the analysis of composite materials in aircraft components. Structural light measurements are used to determine the three-dimensional shape of the object, which are then analyzed to minimize the number of scans when performing laser ultrasound measurements.

Description

초음파 검사의 스캔 계획을 위한 비전 시스템{VISION SYSTEM FOR SCAN PLANNING OF ULTRASONIC INSPECTION}VISION SYSTEM FOR SCAN PLANNING OF ULTRASONIC INSPECTION}

본 발명은 일반적으로 복합 재료들의 측정을 위한 비파괴 기술 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 위치 데이터를 초음파 데이터와 상관시키는 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention generally relates to the field of nondestructive technology for the measurement of composite materials. In particular, the present invention relates to a method and system for correlating position data with ultrasound data.

최근에, 복합 재료들의 사용이 항공우주 및 그외 상업적 산업들에서 증대되었다. 복합 재료들은 성능에서 현저한 개선들을 제공하나, 이들은 제조하기가 어렵고 제조동안 엄격한 품질 제어 절차들을 요구한다. 예를 들어 포유물(inclusion), 박리, 및 다공성(porosities)의 검출과 같은, 복합 구조물들의 결함들의 확인을 위한 방법으로서 비파괴 평가("NDE") 기술들이 개발되었다. 종래의 NDE 방법들은 통상적으로 느리고, 노동집약적이고 비용이 많이 든다. 결국, 테스트 절차들은 복합 구조물들에 연관된 제조 비용들을 불리하게 증가시킨다.Recently, the use of composite materials has increased in aerospace and other commercial industries. Composite materials provide significant improvements in performance, but they are difficult to manufacture and require stringent quality control procedures during manufacture. Nondestructive evaluation (“NDE”) techniques have been developed as a method for the identification of defects in composite structures, for example, detection of inclusions, exfoliation, and porosities. Conventional NDE methods are typically slow, labor intensive and expensive. As a result, test procedures disadvantageously increase the manufacturing costs associated with composite structures.

불규칙한 표면들을 갖는 부품(part)들에 대해서 측정 데이터가 위치 데이터에 상관되는 것이 바람직하다. 이들 부품들에 대해서, 부품의 형상의 판정이 측정을 부품 상의 위치에 상관시키는 실마리가 된다. 불규칙한 형상들을 갖는 복합 부품들을 스캔하는 종래기술의 방법들은 스캔되는 부품이 테이블 상에 위치되고 기지의 위치에 고정되어 스캔을 위한 시작 기준점을 제공할 것을 요구하였다. 큰 및/또는 불규칙한 형상의 물체들에 대해서, 부품을 위치시키는데 요구되는 테이블 또는 그외 수단은 고가이며 빈번히 한 부품에만 특정하다. For parts with irregular surfaces it is desirable that the measurement data be correlated to the position data. For these parts, the determination of the shape of the part is a clue to correlating the measurement to a location on the part. Prior art methods of scanning composite parts with irregular shapes required that the part to be scanned be placed on a table and fixed at a known position to provide a starting reference point for the scan. For large and / or irregularly shaped objects, the table or other means required to position the part is expensive and frequently specific to only one part.

종래기술의 방법들에 따라서, 복잡한 형상의 부품들의 스캔은 몇개의 서로 다른 자세(pose)들 또는 뷰(wiew)들로부터의 다수의 스캔들을 요구하였다. 이들 자세들은 전형적으로 경험있는 조작자에 의해 수작업으로 선택되었다. 그러나, 이들 방법들은 몇가지 결점들이 있다. 대부분의 부품들의 형상의 복잡성 때문에, 부품이 이의 표면 형상에 대해, 혹은 2 이상의 부품들로 구성되는 물체를 스캔할 때 이웃한 부품들에 대해 과잉 스캔되었는지 아니면 부족하게 스캔되었는지 판정하기가 대부분 어렵다. 또한, 종래기술들은 자세들의 수 및 배치를 선택하기 위해 개인의 경험에 의존하였다. 따라서, 복잡한 형상을 가진 물체들을 스캔하기 위한 개선된 방법에 대한 필요성이 존재한다.In accordance with the methods of the prior art, the scan of complex shaped parts required multiple scans from several different poses or wiews. These poses are typically selected manually by an experienced operator. However, these methods have some drawbacks. Because of the complexity of the shape of most parts, it is mostly difficult to determine whether a part is overscanned or underscanned for its surface shape or for neighboring parts when scanning an object consisting of two or more parts. In addition, the prior art has relied on personal experience to select the number and placement of postures. Thus, there is a need for an improved method for scanning objects with complex shapes.

물체의 형상을 판정하는 비접촉 방법 및 장치와 물체에 대한 레이저 초음파 측정들을 상관시키는 방법이 제공된다.A non-contact method of determining the shape of an object and a method of correlating laser ultrasound measurements for an object with an apparatus are provided.

일 측면에서, 물품을 분석하는 방법이 제공된다. 방법은 (a) 상기 물품에 관한 3차원 정보를 얻기 위해서 상기 물품을 구조 광 시스템으로 스캔하는 단계, (b) 상기 물품의 표면을 스캔하는데 필요한 스캔들의 최소수를 결정하기 위해 상기 물품 3차원 정보를 처리하는 단계, (c) 초음파 표면 변위들을 야기하기 위해 상기 물품의 표면에 레이저 빔을 지향시키는 단계로서, 상기 레이저 빔은 처리된 3차원 정보에 따라 상기 물품의 표면에 지향되는 것인, 단계, (d) 상기 초음파 표면 변위들을 검출하는 단계, (e) 물품 3차원 정보를 상기 초음파 표면 변위들과 상관시키는 단계, (f) 상기 초음파 표면 변위 데이터를 처리하는 단계, 및 (g) 상기 초음파 표면 변위 데이터에 대한 좌표 측정들을 제공하기 위해서 상기 3차원 정보 및 상기 처리된 초음파 표면 변위들을 상관시키는 단계를 포함한다.In one aspect, a method of analyzing an article is provided. The method includes (a) scanning the article with a structural light system to obtain three-dimensional information about the article, (b) the article three-dimensional information to determine the minimum number of scans required to scan the surface of the article. (C) directing a laser beam to the surface of the article to cause ultrasonic surface displacements, wherein the laser beam is directed to the surface of the article in accordance with the processed three-dimensional information. (d) detecting the ultrasonic surface displacements, (e) correlating article three-dimensional information with the ultrasonic surface displacements, (f) processing the ultrasonic surface displacement data, and (g) the ultrasonic wave Correlating the three-dimensional information and the processed ultrasonic surface displacements to provide coordinate measurements for surface displacement data.

어떤 실시예들에서, 물품은 복합 재료를 포함한다. 어떤 실시예들에서, 물품을 구조 광 시스템으로 스캔하는 단계는, 카메라를 포함하는 구조 광 장치, 광빔 생성 요소, 및 구조 광 장치 이동 수단을 제공하는 단계, 광빔을 물품의 표면에 투사하는 단계, 물품의 표면에 투사되는 광빔의 이미지를 수신하게 카메라를 조작하는 단계, 및 물품의 전체 표면이 측정될 때까지 구조 광 장치를 다음 위치로 이동시키는 단계를 포함한다. 어떤 실시예들에서, 물품의 표면에서의 초음파 표면 변위들을 검출하는 단계는 검출 레이저 빔을 발생하는 단계, 물품의 표면에 검출 레이저 빔을 지향시키는 단계, 물품의 초음파 표면 변위를 갖게 검출 레이저 빔을 산란시켜 위상 변조된 광을 생성하는 단계, 위상 변조된 광을 처리하여 표면에서 초음파 표면 변위들에 관계된 데이터를 얻는 단계, 및 데이터를 수집하여 물품의 구조에 관한 정보를 제공하는 단계를 포함한다. 어떤 실시예들에서, 물품은 항공기 부품이다. 어떤 실시예들에서, 물품은 항공기이다.In some embodiments, the article comprises a composite material. In some embodiments, scanning the article into the structured light system comprises providing a structured light device comprising a camera, a light beam generating element, and a structured light device moving means, projecting the light beam onto a surface of the article, Manipulating the camera to receive an image of the light beam projected onto the surface of the article, and moving the structural light device to the next position until the entire surface of the article is measured. In some embodiments, detecting the ultrasonic surface displacements at the surface of the article comprises generating a detection laser beam, directing the detection laser beam to the surface of the article, detecting the detection laser beam having an ultrasonic surface displacement of the article. Scattering to produce phase modulated light, processing the phase modulated light to obtain data related to ultrasonic surface displacements at the surface, and collecting data to provide information about the structure of the article. In some embodiments, the article is an aircraft part. In some embodiments, the article is an aircraft.

어떤 실시예들에서, 단계들은 물품으로부터 검출된 광을 처리하기 위해 제 1 컴퓨터로 이행되는 프로세스를 실행하는 단계를 더 포함한다. 어떤 실시예들에서, 단계들은 물품의 형상에 관계된 3차원 정보를 얻기 위해 제 2 컴퓨터로 이행되는 프로세스를 실행하는 단계를 더 포함한다. 어떤 실시예들에서, 단계들은 물품에 관계된 3차원 정보를 처리하고 물품을 평가하는데 필요한 스캔들의 최소수를 결정하기 위해 제 3 컴퓨터로 이행되는 프로세스를 실행하는 단계를 더 포함한다.In some embodiments, the steps further comprise executing a process that is transferred to the first computer to process light detected from the article. In some embodiments, the steps further include executing a process that is transferred to a second computer to obtain three-dimensional information related to the shape of the article. In some embodiments, the steps further comprise executing a process that is transferred to a third computer to determine the minimum number of scans required to process three-dimensional information related to the article and evaluate the article.

또 다른 측면에서, 사용되는 항공기 부품들을 평가하는 방법이 제공된다. 방법은 물품 3차원 정보를 얻기 위해, 제작된 항공기 부품을 구조 광 시스템으로 스캔하는 단계를 포함한다. 물품 3차원 정보는 제작된 항공기 부품의 표면을 스캔하는데 필요한 스캔들의 최소수를 결정하기 위해 처리된다. 초음파 표면 변위들을 야기시키기 위해 상기 제작된 항공기 부품의 표면에 레이저 빔이 지향되며, 레이저 빔은 제작된 항공기 부품의 표면을 스캔하는데 필요한 스캔들의 수를 최소화하기 위해, 처리된 3차원 정보에 따라 물품의 표면에 지향된다. 초음파 표면 변위들이 측정되고 제작된 항공기 부품 3-차원 정보와 상관된다. 제작된 항공기 부품 3-차원 정보가 기지의 데이터 세트와 비교되고 초음파 표면 변위 데이터가 처리된다. 상기 기지의 데이터 세트가 상기 처리된 초음파 표면 변위들과 상관되어 상기 제작된 항공기 부품의 초음파 표면 변위 데이터에 대한 좌표 측정들을 제공한다. 제작된 항공기 부품 3-차원 정보 및 초음파 표면 변위 데이터가 저장된다. 제작된 항공기 부품이 항공기에 설치되고 설치된 항공기 부품이 구조 광 시스템으로 스캔되어 물품 3차원 정보를 얻는다. 설치된 항공기 부품의 표면을 스캔하는데 필요한 스캔들의 최소수를 결정하기 위해 물품 3차원 정보가 처리된다. 초음파 표면 변위들을 야기시키기 위해 상기 설치된 항공기 부품의 표면에 레이저 빔이 지향되며, 레이저 빔은 제작된 항공기 부품의 표면을 스캔하는데 필요한 스캔들의 수를 최소화하기 위해, 처리된 3차원 정보에 따라 상기 물품의 표면에 지향된다. 초음파 표면 변위들을 야기시키기 위해 상기 설치된 항공기 부품의 표면에 레이저 빔이 지향된다. 초음파 표면 변위들이 검출되고, 설치된 항공기 부품 3-차원 정보와 상관된다. 초음파 표면 변위 데이터가 처리되고 기지의 데이터 세트와 상관되어 초음파 표면 변위 데이터에 대한 좌표 측정들을 제공한다. 설치된 항공기 부품 3-차원 정보 및 처리된 초음파 표면 변위 데이터는 제작된 항공기 부품 3차원 정보 및 처리된 초음파 표면 변위 데이터를 비교된다.In another aspect, a method of evaluating aircraft components used is provided. The method includes scanning the fabricated aircraft part with a structural light system to obtain article three-dimensional information. The article three-dimensional information is processed to determine the minimum number of scans needed to scan the surface of the manufactured aircraft component. A laser beam is directed at the surface of the manufactured aircraft component to cause ultrasonic surface displacements, the laser beam being subjected to the article according to the processed three-dimensional information to minimize the number of scans required to scan the surface of the manufactured aircraft component. Is oriented on the surface. Ultrasonic surface displacements are measured and correlated with the manufactured aircraft component three-dimensional information. The fabricated aircraft part three-dimensional information is compared with known data sets and ultrasonic surface displacement data is processed. The known data set is correlated with the processed ultrasonic surface displacements to provide coordinate measurements for ultrasonic surface displacement data of the manufactured aircraft component. The manufactured aircraft parts three-dimensional information and ultrasonic surface displacement data are stored. The fabricated aircraft parts are installed in the aircraft and the installed aircraft parts are scanned by the structured light system to obtain article three-dimensional information. The article three-dimensional information is processed to determine the minimum number of scans required to scan the surface of the installed aircraft component. A laser beam is directed at the surface of the installed aircraft component to cause ultrasonic surface displacements, the laser beam being processed according to the processed three-dimensional information to minimize the number of scans required to scan the surface of the manufactured aircraft component. Is oriented on the surface. A laser beam is directed at the surface of the installed aircraft component to cause ultrasonic surface displacements. Ultrasonic surface displacements are detected and correlated with installed aircraft component three-dimensional information. Ultrasonic surface displacement data is processed and correlated with a known data set to provide coordinate measurements for the ultrasonic surface displacement data. The installed aircraft part three-dimensional information and the processed ultrasonic surface displacement data are compared to the manufactured aircraft part three-dimensional information and the processed ultrasonic surface displacement data.

어떤 실시예들에서, 항공기 부품의 평가는 박리, 크랙, 포유물, 디스본드, 및 이들의 조합으로 구성된 군에서 선택된 결함의 식별을 포함한다.In some embodiments, evaluating the aircraft component includes identifying a defect selected from the group consisting of delamination, cracks, mammals, disbonds, and combinations thereof.

본 발명은 서로 다른 형태들의 복수의 실시예들을 포함한다. 특정한 실시예들이 상세히 기술되고 도면들에 도시되며, 본 설명은 본 발명의 원리의 예시로서 간주되어야 하고 본 발명을 여기에 도시되고 기술된 실시예들로 한정하려는 것은 아님을 알아야 할 것이다. 이하 다루어지는 실시예들의 다양한 교시는 원하는 결과들을 얻기 위해서 개별적으로 혹은 임의의 적당한 조합으로서 이용될 수 있음을 완전히 이해하여야 한다. 이하 더 상세히 기술되는 다른 특징들 및 특성들뿐만 아니라, 위에 언급된 여러 특성들은 다음 상세한 실시예의 설명을 읽었을 때, 그리고 첨부한 도면들을 참조함으로써 당업자들에게 쉽게 명백해질 것이다. The invention includes a plurality of embodiments in different forms. While specific embodiments have been described in detail and shown in the drawings, it should be understood that the description is to be regarded as illustrative of the principles of the invention and is not intended to limit the invention to the embodiments shown and described herein. It should be fully understood that various teachings of the embodiments discussed below can be used individually or in any suitable combination to obtain the desired results. The various features mentioned above, as well as other features and characteristics described in more detail below, will be readily apparent to those skilled in the art upon reading the following detailed description of the embodiments and with reference to the accompanying drawings.

물체에 대한 레이저 초음파 측정들을 상관시키는 방법뿐만 아니라, 복합재료들을 포함하는 물체의 형상을 판정하기 위한 비접촉 방법 및 장치가 여기에서 기술된다. Described herein are methods and apparatus for determining the shape of an object including composites, as well as methods for correlating laser ultrasonic measurements for an object.

구조 광(Structured light ( StructuredStructured LightLight ))

구조 광은 물체에 기지의 각도에서 광 패턴(예를 들어, 면, 그리드, 혹은 이외 더 복잡한 형상)의 투사를 수반하는 3D 복합 재료들의 매핑을 위한 한 대표적 비접촉 기술이다. 이 기술은 차원 정보를 이미지화하고 획득하는데 유용하다. Structural light is one representative non-contact technique for the mapping of 3D composite materials involving the projection of light patterns (eg, faces, grids, or other more complex shapes) at known angles to an object. This technique is useful for imaging and obtaining dimensional information.

전형적으로, 구조 광 시스템들에서 광 패턴은 광빔을 시트(sheet) 광으로 퍼지게 또는 산란시킴으로써 발생된다. 시트 광이 물체와 만날 때, 물체의 표면 상에서 밝은 광이 보여질 수 있다. 광선(line of light)을 어떤 각도, 전형적으로 입사 레이저광의 각과는 다른 검출각에서 관찰함으로써, 선의 왜곡들은 관찰되는 물체 상에 높이 변화들로 해석될 수 있다. 뷰들(흔히 자세들이라고도 한다)의 다수의 스캔들을 결합하여 전체 물체의 형상을 제공할 수 있다. 물체를 광으로 스캔하는 것은 물체의 형상에 관한 3-D 정보를 제공할 수 있고, 3-D 정보는 물체에 대한 절대좌표 및 형상 데이터를 포함한다. 이것을 능동 삼각측량(triangulation)이라고도 한다.Typically, in structured light systems the light pattern is generated by spreading or scattering the light beam into sheet light. When sheet light meets an object, bright light can be seen on the surface of the object. By observing a line of light at a certain angle, typically a detection angle different from the angle of the incident laser light, the distortions of the line can be interpreted as height variations on the object being observed. Multiple scans of views (often referred to as postures) can be combined to provide the shape of the entire object. Scanning the object with light can provide 3-D information about the shape of the object, where the 3-D information includes absolute coordinates and shape data for the object. This is also called active triangulation.

구조 조명(structured lighting)이 물체의 형상을 판정하기 위해 사용될 수 있기 때문에, 주위에서 물체를 인식하고 찾아내는 데에도 도움을 줄 수 있다. 이들 특징들은 공정 제어 또는 품질제어를 이행하는 조립라인에서 구조 조명을 유용한 것이 되게 한다. 물체들은 물품의 형상을 제공하기 위해 스캔될 수 있고, 이것은 보관 데이터와 비교될 수 있다. 이 장점은 조립라인들을 더 자동화할 수 있게 하여 일반적으로 전체 비용을 감소시킬 수 있다.Because structured lighting can be used to determine the shape of an object, it can also help to recognize and find objects around it. These features make structural lighting useful in assembly lines that implement process control or quality control. The objects can be scanned to provide the shape of the article, which can be compared with the archive data. This advantage allows the assembly lines to be more automated, generally reducing overall costs.

물체에 투사된 광빔은 카메라 혹은 유사한 수단을 사용하여 관찰될 수 있다. 예시적인 광 검출수단은 CCD 카메라, 등을 포함한다. 정밀 및 신뢰성을 위해 레이저가 바람직할지라도, 스캐닝 소스로서 다양한 상이한 광원들이 사용될 수 있다.The light beam projected onto the object can be observed using a camera or similar means. Exemplary light detecting means include a CCD camera, and the like. Although lasers are preferred for precision and reliability, various different light sources can be used as the scanning source.

구조 광 3D 스캐너들은 대상에 광 패턴을 투사하고 그 대상에서의 패턴의 변형을 관찰한다. 패턴은 1차원 혹은 2차원일 수 있다. 1차원 패턴의 예는 선이다. 선은 LCD 프로젝터나 스위핑 레이저를 사용하여 대상에 투사된다. 카메라와 같은 검출수단은 선의 형상을 관찰하고 삼각측량과 유사한 기술을 사용하여 선 상의 모든 점의 거리를 계산한다. 단일 선 패턴의 경우에, 한번에 한 스트립씩 거리 정보를 모으기 위해서 선이 뷰 필드(field of view)를 거쳐간다.Structural light 3D scanners project a light pattern onto an object and observe the deformation of the pattern on the object. The pattern may be one or two dimensional. An example of a one-dimensional pattern is a line. The line is projected onto the object using an LCD projector or a swept laser. Detection means, such as a camera, observe the shape of the line and use a technique similar to triangulation to calculate the distance of all points on the line. In the case of a single line pattern, a line goes through a field of view to gather distance information one strip at a time.

구조 광 3D 스캐너의 한 장점은 속도이다. 한번에 한 점을 스캐닝하는 대신에, 구조 광 스캐너들은 한번에 복수의 점들을 또는 전체 뷰 필드를 스캔한다. 이것은 스캐닝 동작으로부터 왜곡 문제를 감소 혹은 제거한다. 일부 현존의 시스템들은 이동하는 물체들을 실시간으로 스캐닝할 수 있다. One advantage of structured light 3D scanners is speed. Instead of scanning one point at a time, structural light scanners scan a plurality of points or the entire view field at a time. This reduces or eliminates the distortion problem from the scanning operation. Some existing systems can scan moving objects in real time.

어떤 실시예들에서, 구조 광 시스템 검출 카메라는 스캐닝 레이저의 파장과 같은 특정 파장에만 대응하는 광을 통과시키게 설계된 필터를 포함한다. 검출 카메라는, 광 이미지를 검출하여 기록하고 다양한 알고리즘들을 사용하여 이미지에 대응하는 좌표값들을 결정하게 동작할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 레이저 및 검출 카메라는 서로 다른 각도들로부터 물체를 본다.In some embodiments, the structured light system detection camera includes a filter designed to pass light corresponding only to a particular wavelength, such as the wavelength of a scanning laser. The detection camera may be operable to detect and record the optical image and determine coordinate values corresponding to the image using various algorithms. In some embodiments, the laser and detection camera see the object from different angles.

구조 광 시스템은, 텍스처 카메라로서 알려진 것으로서 물체의 전체 이미지를 제공하도록 동작할 수 있는 제 2 카메라를 포함할 수도 있다.The structural light system may include a second camera, known as a texture camera, that may be operable to provide a full image of the object.

어떤 실시예들에서, 구조 광 시스템은 물체의 형상 및 스캐닝되는 물체 혹은 부품의 특정 뷰에 대응하는 점군(point cloud)을 생성하기 위해 일련의 데이터 점들을 제공한다. 전체 물체 혹은 부품의 복합 점군을 모으기 위해서 각각의 뷰 혹은 자세에 대한 점군들을 합체할 수 있다. 그러면, 개개의 점군 데이터는 특정 셀 좌표계들로 변환될 수 있다.In some embodiments, the structured light system provides a series of data points to create a point cloud corresponding to the shape of the object and a particular view of the object or part being scanned. You can merge the point groups for each view or pose to collect complex point groups for the entire object or part. The individual point group data can then be converted to specific cell coordinate systems.

일단 전체 부품에 대한 점군을 제공하기 위해서 각 부품에 대한 측정된 자세들이 모아지고, 부품에 대한 상대 좌표들이 결정되었으면, 부품에 대응하는 데이터 세트가 등록될 수 있다. 부품에 대응하는 데이터 세트를 등록하는 것은 부품에 대한 좌표점들의 완전한 보완을 제공하며 데이터가 공간에서 조작될 수 있게 하여, 그럼으로써 동일 부품이 이후의 스캔들에서 쉽게 식별될 수 있게 한다. 일단 부품이 등록되었으면, 후속되는 스캔을 이전의 스캔들 혹은 확정된 CAD 데이터와 비교함으로써 유사 부품들이 더욱 쉽게 식별되고 확정된다. 등록된 스캔들은 수집되어 데이터베이스를 제공할 수 있다.Once the measured poses for each part are gathered to provide a point group for the entire part, and relative coordinates for the part have been determined, a data set corresponding to the part can be registered. Registering the data set corresponding to the part provides a complete complement of coordinate points for the part and allows the data to be manipulated in space, thereby allowing the same part to be easily identified in subsequent scans. Once the part has been registered, similar parts are more easily identified and confirmed by comparing subsequent scans with previous scans or confirmed CAD data. Registered scans can be collected to provide a database.

레이저 초음파Laser ultrasound

레이저 초음파는 고형 재료들을 분석함으로써 결함들의 존재 등과 같은 데이터를 제공하는 비파괴 평가 기술이다. 특히, 레이저 초음파는 비파괴 비접촉 분석기술이기 때문에, 섬세한(delicate) 샘플들 및 복잡한 기하구조들을 가진 샘플들에 사용될 수 있다. 또한, 레이저 초음파는 큰 물체들에 대한 특성들을 측정하기 위해 사용될 수 있다.Laser ultrasound is a nondestructive evaluation technique that provides data such as the presence of defects by analyzing solid materials. In particular, because laser ultrasound is a non-destructive, non-contact analysis technique, it can be used for delicate samples and samples with complex geometries. Laser ultrasound can also be used to measure properties for large objects.

레이저 초음파에서, 펄스 레이저 조사(irradiation)는 분석되는 표면 상에 열팽창 및 수축을 야기함으로써 재료 내에 스트레스 파들(stress waves)을 발생시킨다. 이들 파들은 재료 표면상에 변위를 야기한다. 변위에서 측정가능한 변화가 기록될 때 결함들이 검출된다. In laser ultrasound, pulsed laser irradiation generates stress waves in the material by causing thermal expansion and contraction on the surface being analyzed. These waves cause displacements on the material surface. Defects are detected when a measurable change in displacement is recorded.

초음파의 레이저 검출은 다양한 방법들로 수행될 수 있고, 이들 기술들은 끊임없이 개선되고 개발되고 있다. 문제를 파악하고 있어야 하고 다양한 유형들의 레이저 검출기가 할 수 있는 것을 이해해야 하므로 일반적으로 사용할 최선의 방법은 없다. 일반적으로 사용되는 레이저 검출기들은 간섭검출(파브리-페로, 미켈슨, 시간지연, 진동계 및 기타) 및 나이프 에지 검출기들과 같은 진폭변화 검출인 2가지 범주들에 속한다.Laser detection of ultrasound can be performed in a variety of ways, and these techniques are constantly being improved and developed. There is usually no best way to use it because you must be aware of the problem and understand what different types of laser detectors can do. Commonly used laser detectors fall into two categories: interference detection (Fabri-Perot, Mickelson, time delay, vibrometer and others) and amplitude change detection such as knife edge detectors.

레이저 초음파는 복합 재료들로부터 만들어진 물체들을 검사하기 위한 한 예시적인 방법이다. 일반적으로, 그 방법은 복합물의 한 부분을 펄스 발생 레이저로 방사시킴으로써 복합물 표면 상에 초음파 진동을 생성하는 것을 수반한다. 검출 레이저 빔이 진동하는 표면에 지향되어 산란되고, 반사되고, 표면 진동들에 의해 위상이 변조되어 위상 변조된 광을 생성할 수 있다. 위상 변조된 레이저 광은 광학수단에 의해 수집되어 이에 처리를 위해 보내질 수 있다. 처리는 전형적으로 수집 광학계에 결합된 간섭계에 의해 수행된다. 크랙, 박리, 다공성, 이물질들(포유물들), 디스본드, 섬유 정보의 검출을 포함한, 복합물에 관한 정보를 위상 변조된 광 처리로부터 알아낼 수 있다. Laser ultrasound is one exemplary method for inspecting objects made from composite materials. Generally, the method involves generating ultrasonic vibrations on the surface of the composite by radiating a portion of the composite with a pulsed laser. The detection laser beam may be directed and scattered on the vibrating surface, reflected, and phase modulated by the surface vibrations to produce phase modulated light. The phase modulated laser light can be collected by optical means and sent for processing. The treatment is typically performed by an interferometer coupled to the collecting optics. Information about the composite, including detection of cracks, exfoliation, porosity, foreign matters (inclusions), disbonds, fiber information, can be obtained from phase modulated light processing.

어떤 실시예들에서, Mid-IR 레이저가 채용될 수 있다. 일반적으로, Mid-IR 레이저는 더 큰 광학적 투과깊이, 분석되는 표면에의 열적 손상을 야기함이 없이 열탄성(thermoelastic) 발생을 제공하기 위한 개선된 신호 대 잡음비, 및 더 짧은 펄스들을 제공한다.In some embodiments, a Mid-IR laser can be employed. In general, Mid-IR lasers provide greater optical transmission depth, improved signal to noise ratio to provide thermoelastic generation without causing thermal damage to the surface being analyzed, and shorter pulses.

항공우주 산업에서 사용되는 부품들과 같은 복잡한 형상을 가진 물체들에 대해 레이저 초음파를 사용하는 이점들 중 하나는 커플란트(couplant)가 불필요하며 윤곽-추종 로보틱스에 대한 필요성없이 복잡한 형상이 조사될 수 있다는 것이다. 따라서, 폴리머-매트릭스 복합재료들을 조사하기 위해 항공우주 제조에서 레이저-초음파가 사용될 수 있다. 이들 복합 재료들은 복합재료들의 준비 동안 다수의 특성화 단계들을 거칠 수 있는데, 이들 중 하나가 레이저 초음파에 의한 초음파 검사이다. 제조동안 어떤 시점에서 이들 복합물들은 바람직하게는 복합물을 형성하는데 사용되는 수지들이 적합하게 경화될 수 있게 하기 위해서 화학적으로 특성화된다. 또한, 형성공정에서 올바른 수지들이 사용되었음을 확인하는 것이 중요하다. 비파괴 비접촉 기술이기 때문에, 레이저 초음파가 바람직한 분석 방법이다. 전형적으로, 복합재료들의 화학적 특성화는 전형적으로 적외선 분광기 실험실 분석을 위한 제어 샘플들을 얻는 것을 수반한다. One of the advantages of using laser ultrasound for objects with complex geometries, such as those used in the aerospace industry, is that the need for couplers is eliminated and complex geometries can be investigated without the need for contour-following robotics. Is there. Thus, laser-ultrasound can be used in aerospace manufacturing to investigate polymer-matrix composites. These composite materials can go through a number of characterization steps during the preparation of the composites, one of which is ultrasound examination by laser ultrasound. At some point during the manufacturing, these composites are preferably chemically characterized to allow the resins used to form the composites to cure suitably. It is also important to confirm that the correct resins were used in the forming process. Since it is a non-destructive non-contact technique, laser ultrasound is the preferred analysis method. Typically, chemical characterization of the composites typically involves obtaining control samples for infrared spectroscopy laboratory analysis.

본 방법을 채용하는 이점들 중 또 다른 하나는 여기 기술된 분광분석이 특정 부품으로부터 취해져 실험실에서 분석된 샘플이 아니라 제조된 부품들에 수행될 수 있다는 것이다. 또한, 여기 기술된 분광 분석 기술들은 부품이 완성제품에 부착될 때 채용될 수도 있다. 어떤 실시예들에서, 본 방법은 완성제품의 유용한 수명기간 동안, 즉 사용하기 시작된 후에 그리고 항공기 또는 그외 탈것에 부착되는 동안 완성제품에 사용될 수 있다. 예를 들어, 부품을 항공기에 조립하기에 앞서 부품의 합격판정 시험동안 항공기 부품에 분광분석이 행해질 수 있다. 유사하게, 항공기에 부착된 후에, 부품은 항공기의 합격판정에 앞서, 혹은 항공기가 사용된 후에 그리고 부품 혹은 항공기의 수명동안, 분광분석을 사용하여 분석될 수 있다.Another one of the advantages of employing the present method is that the spectroscopy described herein can be taken from a particular part and performed on manufactured parts, not on samples analyzed in the laboratory. In addition, the spectroscopic techniques described herein may be employed when the part is attached to the finished product. In some embodiments, the method may be used in a finished product for the useful life of the finished product, ie after it has started to use and while attached to an aircraft or other vehicle. For example, spectroscopic analysis may be performed on an aircraft component during acceptance testing of the component prior to assembly of the component to the aircraft. Similarly, after being attached to an aircraft, the part can be analyzed using spectroscopic analysis prior to acceptance of the aircraft, or after the aircraft is used and during the life of the part or aircraft.

본 방법들은 항공기를 포함한 최종제품들로 한정되지 않고 임의의 단일 부품 혹은 2 이상의 부품들을 포함하는 임의의 제품을 포함할 수 있는 것에 유의한다. 또한, 레이저 초음파 시스템은 위치들에 접근하기 어려운 부품들 혹은 부품들의 부분들의 분광 분석을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 본 방법은 제조된 부품과 같은 타겟 물체의 조성을 판정할 수 있을 뿐만 아니라, 방법은 물체 형성 공정이 올바르게 취해졌는지를 판정할 수 있다. 예를 들어, 부품이 복합물이거나 수지 제품을 포함한다면, 수지와 같은 복합물 구성성분들이 적합하게 처리 또는 경화되었는지를 판정할 수 있다. 또한, 수지와 같은 특별한 혹은 요망되는 구성성분이 최종제품을 형성하는데 사용되었는지를 판정할 수도 있다. 또한, 분석은 도색된 표면과 같은 코팅이 물체에 도포되었는지, 적합한 코팅이 표면에 도포되었는지, 코팅이 제대로 도포되었는지를 판정할 수 있다.Note that the methods are not limited to end products, including aircraft, but may include any single part or any product including two or more parts. In addition, laser ultrasound systems may be used to provide spectroscopic analysis of parts or parts of parts that are difficult to access locations. The method can not only determine the composition of the target object such as the manufactured part, but also the method can determine whether the object forming process was correctly taken. For example, if the part is a composite or comprises a resin product, it may be determined whether the composite components, such as resin, have been properly treated or cured. It may also be determined whether special or desired ingredients, such as resins, were used to form the final product. The analysis may also determine whether a coating, such as a painted surface, is applied to the object, a suitable coating is applied to the surface, and whether the coating is applied properly.

따라서, 기지의 복합물들의 기록된 광학 깊이 데이터는 측정된 초음파 변위값들 및 대응하는 발생 빔 파장으로부터 재료를 식별하기 위한 유효 비교 기준을 제공한다. 위에 언급된 바와 같이, 부품의 재료에 관한 식별은 특정의 재료 조성으로 제한되지 않으며, 코팅들, 재료가 적합하게 처리되었는지, 그리고 재료들 내에 조성들의 백분률들을 포함할 수도 있다.Thus, the recorded optical depth data of known composites provides an effective comparison criterion for identifying the material from the measured ultrasonic displacement values and the corresponding generated beam wavelength. As mentioned above, the identification regarding the material of the part is not limited to a particular material composition, and may include coatings, whether the material has been properly treated, and the percentages of compositions in the materials.

바람직한 실시예에서, 각각의 완전한 스캔을 위해 요구되는 뷰들 또는 "자세들"의 수를 최적화하여(즉, 최소 개수를 사용하여), 스캔들의 겹침을 최소화하고 후속 스캔들을 재구성할 필요성을 최소화하는 것을 포함한, 물체 혹은 부품을 스캔하는 최적의 방법이 결정된다. 어떤 실시예들에서, 자세들의 수는 측정된 데이터에 따라 최적화될 수 있다. 어떤 다른 실시예들에서, 자세들의 최소수는 CAD 데이터를 보고 결정될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 물체 또는 부품의 전체 표면을 스캔하는데 필요한 스캔들의 최소수를 결정하기 위해서 물체를 스캔하기에 앞서 CAD 데이터가 분석될 수 있다.In a preferred embodiment, by optimizing the number of views or "postures" required for each complete scan (i.e. using a minimum number), minimizing the overlap of scans and minimizing the need to reconstruct subsequent scans. The optimal method for scanning an object or part, including In some embodiments, the number of poses may be optimized according to the measured data. In some other embodiments, the minimum number of poses may be determined by looking at the CAD data. In still other embodiments, CAD data may be analyzed prior to scanning the object to determine the minimum number of scans required to scan the entire surface of the object or part.

바람직한 실시예에서, 스캔되는 물체 또는 부품은 스캔되는 물체 또는 부품에 관계된 3차원 정보를 얻기 위해서 처음에는 구조 광 시스템으로 스캔된다. 스캔되는 물체 또는 부품으로부터 반사되는 이미지를 수신하는 카메라에 의해 모여지는 광은, 레이저 초음파 데이터를 얻기 위해 부품을 스캔하는 가장 효율적인 방법을 결정하기 위해서, 즉 스캔되는 물체 혹은 부품의 전체 표면을 확실히 스캔하는데 필요한 스캔들의 최소수를 결정하기 위해 처리된다. 일단 최소수의 자세들 또는 스캔들이 결정되었으면, 물체 또는 부품은 여기 기술된 방법들에 따라, 레이저 초음파 시스템으로 스캔된다. 자세들 또는 스캔들의 계산된 최소수가 확정될 수 있다.In a preferred embodiment, the object or part to be scanned is initially scanned with the structured light system to obtain three-dimensional information relating to the object or part to be scanned. The light gathered by the camera receiving the image reflected from the object or part being scanned is used to reliably scan the entire surface of the object or part being scanned to determine the most efficient way to scan the part to obtain laser ultrasound data. It is processed to determine the minimum number of scans needed to make. Once the minimum number of poses or scans have been determined, the object or part is scanned with a laser ultrasound system, according to the methods described herein. The calculated minimum number of poses or scans can be determined.

일 측면에서, 본 발명은 복합재료들의 위치 데이터 및 분광 데이터를 상관시키는 자동화된 비파괴 기술 및 장치를 제공한다. 장치는 레이저 초음파 시스템, 아날로그 카메라 및 구조 광 시스템을 포함한다. 레이저 초음파 시스템은 발생 레이저, 검출 레이저, 및 검출 레이저로부터 광을 수집하게 구성된 광학수단을 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 광학수단은 광학 스캐너 등을 포함할 수 있다. 발생 레이저들은 이 기술분야에서 공지되어 있다. 검출 레이저들은 이 기술분야에서 공지되어 있다.In one aspect, the present invention provides automated non-destructive techniques and apparatus for correlating positional data and spectral data of composites. The apparatus includes a laser ultrasound system, an analog camera and a structured light system. The laser ultrasound system may comprise a generating laser, a detection laser, and optical means configured to collect light from the detection laser. In some embodiments, the optical means may comprise an optical scanner or the like. Generation lasers are known in the art. Detection lasers are known in the art.

아날로그 카메라는 실시간 모니터이다. 구조 광 시스템은 구조 광 신호를 제공하는 레이저, 스캔되는 물체의 파노라마 이미지들을 제공하기 위한 선택적 텍스처 카메라, 및 구조 광 카메라를 포함한다. 어떤 실시예들에서, 구조 광 카메라는 레이저에 의해 발생된 레이저광 이외의 모든 광을 필터링하도록 설계된 필터를 포함할 수 있다. 시스템은 로봇 암에 대하여 회전 축을 갖는 관절 로봇 암에 결합된다. 또한, 시스템은 구조 광 시스템을 로봇 암에 결합하는 팬 및 틸트 유닛을 포함한다. 로봇 암은 바람직하게는 시스템이 암 및 부착된 카메라들과 레이저들의 위치를 알게 하는 센서들을 포함하고, 그럼으로써 자체-인식 절대 위치결정 시스템을 제공하여 스캔되는 부품을 기준 도구 테이블 상에 위치시킬 필요성을 제거한다. 또한, 자체-인식 로봇 시스템은 도구 테이블 상에서의 분석에는 너무 클 수 있는 큰 물체들을 스캔하는데 적합하다. 시스템은 각종 카메라들을 제어하고 데이터를 수집하도록 동작하는 소프트웨어를 포함하는 컴퓨터에 결합될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 시스템은 고정 시스템일 수 있다. 어떤 다른 실시예들에서, 시스템은 선형(linear) 레일에 결합될 수 있다. 어떤 다른 실시예들에서, 시스템은 이동가능한 베이스(base)에 또는 차량에 장착될 수 있다. 차량은 시스템을 다양한 위치들로 수송하는데 유리하게 사용될 수 있다.The analog camera is a real time monitor. The structured light system includes a laser providing a structured light signal, an optional textured camera for providing panoramic images of the object being scanned, and a structured light camera. In some embodiments, the structured optical camera may include a filter designed to filter all light other than the laser light generated by the laser. The system is coupled to an articulated robotic arm having an axis of rotation relative to the robotic arm. The system also includes a pan and tilt unit that couples the structural light system to the robotic arm. The robotic arm preferably comprises sensors that allow the system to know the position of the arm and attached cameras and lasers, thereby providing a self-aware absolute positioning system to place the scanned part on the reference tool table. Remove it. The self-aware robotic system is also suitable for scanning large objects that may be too large for analysis on a tool table. The system can be coupled to a computer that includes software that operates to control various cameras and collect data. In some embodiments, the system can be a stationary system. In some other embodiments, the system can be coupled to a linear rail. In some other embodiments, the system can be mounted on a movable base or on a vehicle. The vehicle can be advantageously used to transport the system to various locations.

어떤 실시예들에서, 관절 로봇 암, 및 암을 움직이기 위한 임의의 수단은 예를 들어 테이블들 등과 같은 일반적인 영역에서 물체들과의 충돌을 방지하는 수단을 포함할 수 있다. 충돌 회피는 로봇 암을 위한 제어 시스템에 모든 고정된 물품들 및 물체들의 위치를 프로그램하는 것을 포함한 다양한 수단에 의해서, 혹은 다양한 센서들의 사용을 통해 달성될 수 있다. 통상적으로, 로봇 암은 스캔되는 부품이 점유하는 공간을 점유하지 못하게 한다.In some embodiments, the articulated robotic arm, and any means for moving the arm, may include means for preventing collisions with objects in a general area, such as, for example, tables. Collision avoidance can be achieved by various means, including programming the position of all fixed articles and objects in a control system for a robotic arm, or through the use of various sensors. Typically, the robot arm does not occupy the space occupied by the part being scanned.

부품을 스캔하는 방법은 다음과 같이 기술된다. 제 1 단계에서, 캘리브레이트된 구조 광 시스템, 레이저 초음파, 및 로봇 위치설정 시스템을 포함하는 장치가 제공된다. 제 2 단계에서, 부품은 스캔을 위해 기정의된 위치에 위치된다. 일반적으로, 부품이 정의된 위치에 위치되는 것이 유리할지라도, 종래기술에서 필요하였던 바와 같이, 부품이 기지의 위치에 위치되는 것은 필요하지 않다. 제 3 단계에서, 부품은 부품에 관계된 3차원 측정들 및 정보를 제공하기 위해 구조 광 시스템으로 스캔된다. 전형적으로, 구조 광 카메라는 레이저 광만이 필터를 통과하고 기록되도록 광을 필터링하는 필터를 포함한다. 이것은 레이저에 의해 생성된 파장 이외의 모든 파장들을 필터링함으로써 달성될 수 있다. 선 검출 알고리즘은 물체 표면 상에 각각의 개별적 스캔에 대한 좌표들을 결정한다. 구조 광 시스템 데이터가 기록된다. 이어서 부품의 전체 표면이 스캔되는 것을 보증하기 위해서, 부품의 나머지 이미지들을 촬영하기 위해 시스템이 이동되고 재위치된다. 제 4 단계에서, 부품의 전체 표면이 스캔된 후에, 구조 광 데이터를 컴파일하여 물체의 3차원 뷰를 제공한다. 제 5 단계에서, 스캔되는 부품의 전체 표면영역에 대한 데이터를 얻기 위해 요구되는 레이저 초음파 스캔들 또는 자세들의 최소수를 결정하기 위해서 구조 광 데이터가 처리된다. 제 6 단계에서, 3차원 구조 광 정보에 기초하여 결정된 자세들에 따라 레이저 초음파 데이터가 수집된다. 레이저 초음파 데이터는 구조 광 데이터에 상관되며, 선택적으로, 대응하는 기지의 데이터 세트, 예를 들어, CAD 혹은 보관 데이터에 상관된다. 이렇게 하여, 레이저 초음파 데이터는 부품의 구조에 대해 매핑될 수 있고, 결함들의 존재, 부재 혹은 형성 경향들이 판정될 수 있다. 선택적으로, 레이저 초음파 3-차원 정보에 의해 결정된 스캔들의 수 및 위치가 스캔되는 부품의 적절한 적용범위를 제공하는지 판정하기 위해 레이저 초음파 데이터가 분석될 수 있다.The method of scanning a part is described as follows. In a first step, an apparatus is provided that includes a calibrated structured light system, a laser ultrasound, and a robot positioning system. In a second step, the part is located at a predefined location for scanning. In general, although it is advantageous for the part to be located in a defined position, it is not necessary that the part be located in a known position, as was required in the prior art. In a third step, the part is scanned into the structured light system to provide three-dimensional measurements and information related to the part. Typically, structured optical cameras include a filter that filters light such that only laser light passes through the filter and is recorded. This can be accomplished by filtering all wavelengths other than the wavelength produced by the laser. The line detection algorithm determines the coordinates for each individual scan on the object surface. Structured optical system data is recorded. The system is then moved and repositioned to capture the remaining images of the part to ensure that the entire surface of the part is scanned. In a fourth step, after the entire surface of the part has been scanned, the structural light data is compiled to provide a three dimensional view of the object. In a fifth step, structured light data is processed to determine the minimum number of laser ultrasound scans or poses required to obtain data for the entire surface area of the part being scanned. In a sixth step, laser ultrasound data is collected according to postures determined based on the three-dimensional structured light information. The laser ultrasound data is correlated to the structural light data and, optionally, to a corresponding known data set, for example CAD or archive data. In this way, laser ultrasound data can be mapped to the structure of the part and the presence, absence or formation tendencies of defects can be determined. Optionally, laser ultrasound data may be analyzed to determine if the number and location of scans determined by the laser ultrasound three-dimensional information provide adequate coverage of the part being scanned.

열탄성 팽창들에 응답하여 타겟 표면 상에 초음파 변위들이 야기된다. 어떤 초음파 파장들에서, 초음파 변위의 진폭은 타겟 표면으로의 발생 레이저 빔의 광학 투과 깊이에 정비례한다. 광학 투과 깊이는 타겟의 광학 흡수율의 역이다. 따라서, 본 방법의 또 다른 실시예에서, 발생 레이저 빔 광학 파장을 가변시킴으로써, 발생 빔의 파장 범위에 대해서 타겟 재료의 흡수 대역이 관찰될 수 있다.Ultrasonic displacements are caused on the target surface in response to thermoelastic expansions. At some ultrasonic wavelengths, the amplitude of the ultrasonic displacement is directly proportional to the optical transmission depth of the generating laser beam to the target surface. Optical transmission depth is the inverse of the optical absorptivity of the target. Thus, in another embodiment of the method, by varying the generation laser beam optical wavelength, the absorption band of the target material can be observed for the wavelength range of the generation beam.

자동화된 시스템은 스캔들 또는 자세들의 수를 최소화함으로써, 프로세스를 최적화하기 위한 계산된 수단을 사용함이 없이 조작자가 지식 및 경험에 기초하여 물품을 스캔하기 위한 패턴을 선택할 것을 요구하였던 종래기술의 통상의 시스템보다 훨씬 신속하기 때문에 유리하다. 종래기술의 방법의 한 주된 결점은 비슷한 형상을 갖는 각각의 후속되는 부품이, 이를테면 나중에 비교 및 컴파일을 위한 데이터베이스를 준비하기 위한 것과 같이, 비교에 적합한 데이터를 제공하기 위해서 정확히 동일한 방식으로 위치될 것이 요구되었다는 것이다. 반대로, 본 시스템에 의해, 부품은 처음에는 구조 광 시스템으로 스캔되고, 그럼으로써 형상에 관한 데이터를 제공하며, 개개의 스캔들 또는 자세들의 최소수를 초래하는 스캐닝 패턴을 결정하기 위해 각 부품이 개별적으로 스캔됨에 따라 물체 또는 부품이 임의의 방식으로 위치되는 것을 허용한다. 어떤 실시예들에서, 본 시스템 종래기술의 방법들보다 최대 5배 더 빠르게 부품들을 스캔할 수 있고, 바람직한 실시예들에서, 본 시스템은 종래기술의 방법들보다 최대 10배 더 빠르게 부품들을 스캔할 수 있다. 증가된 데이터 획득률은 부품들의 증가된 수율을 제공한다.Automated systems are conventional systems of the prior art that required the operator to select a pattern for scanning an article based on knowledge and experience without using calculated means to optimize the process by minimizing the number of scans or poses. It is advantageous because it is much faster than. One major drawback of the prior art methods is that each subsequent part having a similar shape will be positioned in exactly the same way to provide data suitable for comparison, such as to prepare a database for comparison and compilation later. It was required. Conversely, with the present system, the parts are initially scanned into the structural light system, thereby providing data about the shape, and each part individually to determine the scanning pattern resulting in the minimum number of individual scans or poses. Allows an object or part to be positioned in any manner as it is scanned. In some embodiments, the system can scan components up to 5 times faster than the methods of the prior art, and in preferred embodiments, the system can scan components up to 10 times faster than the methods of the prior art. Can be. Increased data acquisition rate provides increased yield of parts.

앞에서 언급된 바와 같이, 레이저 초음파 데이터를 CAD 데이터에, 혹은 등록된 구조에 매핑하는 이점들은 검증된 구조의 사용 및 부품의 전체 표면이 스캔되고 있다는 검증에 기인한 개선된 조사 효율을 포함한다. 또한, 초음파 데이터를 부품에 대한 좌표 데이터에 상관시킴으로써, 장래에 스캔될 부품의 상관이 되어 부품 데이터의 보관이 단순화된다.As mentioned above, the advantages of mapping laser ultrasound data to CAD data or to registered structures include improved irradiation efficiency due to the use of verified structures and verification that the entire surface of the part is being scanned. In addition, by correlating the ultrasonic data with the coordinate data for the part, it becomes the correlation of the part to be scanned in the future, thereby simplifying the storage of the part data.

레이저 초음파는 다공성, 이물질들, 박리, 다공성, 이물질들(포유물들), 디스밴드(disband), 크랙, 섬유 방위 및 섬유 밀도와 같은 섬유 특징들, 부품 두께, 및 벌크 기계적 특성들과 같은 그외 일반적인 재료 특징들을 측정하는데 유용하다. 따라서, 본 방법의 또 다른 이점은 레이저 초음파 검출 시스템이 타겟 분광 분석을 수행하고 이와 아울러 동시에 결함 상태들의 존재에 대해 벌크 재료를 분석할 수 있다는 것이다. 시간 및 비용의 절약 외에도, 본 방법은 테스트 쿠폰 또는 제어 샘플에 대응하기보다는 물체 자체의 전체 표면에 분석이 수행되므로 더 대표적인 분광 분석을 제공한다. 위에 언급된 바와 같이, 스캔은 제조된 부품 자체, 큰 완제품에 부착된 부품, 혹은 전체적으로 조립된 최종 완제품에 수행될 수 있다.Laser ultrasound is common in fiber features such as porosity, debris, exfoliation, porosity, debris (inclusions), disband, cracks, fiber orientation and fiber density, part thickness, and bulk mechanical properties. Useful for measuring material characteristics. Thus, another advantage of the method is that the laser ultrasonic detection system can perform a target spectroscopic analysis while simultaneously analyzing the bulk material for the presence of defect states. In addition to saving time and money, the method provides a more representative spectral analysis since the analysis is performed on the entire surface of the object itself rather than corresponding to a test coupon or control sample. As mentioned above, the scan can be performed on the manufactured part itself, on a part attached to a large finished product, or on the final finished product as a whole.

어떤 실시예들에서, 분석되는 물체에 대해 CAD 데이터가 사용될 수도 있다. 이들 실시예들에서, 구조 광 시스템에 의해 발생된 3D 위치 데이터는 CAD 데이터에 대해 비교되고 및/또는 이에 덮어 씌여질 수 있다. 이것은 제조공정을 검증하기 위한 품질제어 절차로서 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 부품의 확정을 제공하기 위해 구조 광 데이터가 CAD 데이터에 덮어 씌여질 수 있다. 구조 광 시스템으로 수집된 데이터는 물체의 3D 구조에 대응하는 데이터 군을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 시스템을 위해 사용되는 캘리브레이션 기술들에 근거하여, 절대 데이터 군이 생성될 수 있다. 데이터 군은 CAD 도면 상에 방위에 맞게 놓여질 수 있고, 그럼으로써 구조 광 데이터와 CAD 데이터 간에 상관을 제공할 수 있다. 바람직하게는 구조 광 데이터와 동시에 수집되고 물체의 표면 상의 개개의 점들에 상관되는 레이저 초음파 데이터는 CAD 데이터에 투사 또는 매핑되어 레이저 초음파 데이터에 대한 절대 좌표 데이터를 제공할 수 있다.In some embodiments, CAD data may be used for the object being analyzed. In these embodiments, the 3D position data generated by the structured light system may be compared to and / or overwritten with the CAD data. This can be used as a quality control procedure to verify the manufacturing process. In other embodiments, the structural light data may be overwritten with the CAD data to provide confirmation of the part. The data collected by the structured light system can be used to provide a group of data corresponding to the 3D structure of the object. Based on the calibration techniques used for the system, an absolute data group can be generated. The data group can be placed in orientation on the CAD drawing, thereby providing a correlation between the structural light data and the CAD data. Preferably, the laser ultrasound data collected simultaneously with the structural light data and correlated to individual points on the surface of the object may be projected or mapped onto the CAD data to provide absolute coordinate data for the laser ultrasound data.

어떤 실시예들에서, 장치는 텍스처 카메라와 같은 제 2 카메라를 포함할 수 있다. 텍스처 카메라는 일반적으로 물체의 전체 이미지들을 캡처하며, 부품 인식 목적들을 위해 사용될 수 있다. 구조 광 카메라와는 달리, 텍스처 카메라 이미지는 이미지로부터 물체를 제거하기 위해 필터링되지 않는다. 구조 광 데이터가 부품의 가상 표면을 제공하나, 텍스처 카메라는 물체의 실제 이미지를 제공할 수 있으며, 이는 구조 광 및 레이저 초음파 데이터와 함께 사용될 수 있다. 이러한 식으로, 구조 광 데이터 및 CAD 데이터 둘 다는 텍스처 카메라에 의해 제공되는 시각적 이미지와 비교될 수 있다. 또한, 텍스처 카메라는 스캔되는 부품의 뷰를 조작자에게 제공하거나 또는 보관 목적을 위해 제공할 수 있다.In some embodiments, the device can include a second camera, such as a texture camera. Texture cameras generally capture the entire images of the object and can be used for part recognition purposes. Unlike structured light cameras, texture camera images are not filtered to remove objects from the image. Although the structured light data provides a virtual surface of the part, the texture camera can provide a real image of the object, which can be used with the structured light and laser ultrasound data. In this way, both the structural light data and the CAD data can be compared with the visual image provided by the texture camera. The texture camera may also provide the operator with a view of the part being scanned or for storage purposes.

바람직하게, 물체의 스캔을 수행하기에 앞서 캘리브레이트된다. 캘리브레이션은 스캔되는 물체에 관계된 좌표 데이터의 측정 및 준비에 정확성을 확보하기 위해 필요하다. 어떤 실시예들에서, 시스템은 기지의 형상을 갖는 물체를 구조 광 시스템으로 스캔함으로써 국부적으로, 즉 틸트 및 피봇 메커니즘에 관련하여 캘리브레이트된다.Preferably, it is calibrated prior to performing a scan of the object. Calibration is necessary to ensure accuracy in the measurement and preparation of coordinate data relating to the object being scanned. In some embodiments, the system is calibrated locally, ie with respect to the tilt and pivot mechanisms, by scanning an object with a known shape into the structured light system.

당업자가 아는 바와 같이, 복잡한 형상들을 갖는 부품들의 스캐닝은 다수의 스캔들을 요구할 수도 있다. 일 실시예에서, 스캔들은 스캔들이 부품의 이음부들 또는 에지들에서 겹쳐지게 행해진다. 또 다른 실시예에서, 스캔들은 부품의 어떤 영역들에서 의도적으로 겹쳐지게 수행된다.As those skilled in the art will appreciate, scanning of components with complex shapes may require multiple scans. In one embodiment, the scans are done so that the scans overlap at the seams or edges of the part. In yet another embodiment, the scans are performed intentionally overlapping in certain areas of the part.

구조 광 데이터의 등록 및 CAD 데이터나 유사한 혹은 동일한 부품의 이전 스캔들에 대한 비교는 표면 영역의 100%가 최소 중첩으로 혹은 부품의 중요 영역들에서 겹쳐지게 스캔되게 하는데 도움을 줄 수 있다. 또한, 등록은 특징들 및/또는 결함들이 스캔되고 복수의 부품들과 비교될 수 있게 한다. 이것은 문제의 영역들이 분석되게 하고 장래에 결함들의 방지를 위해 해결책들이 개발될 수 있게 한다. 또한, 데이터의 저장은 수선되는 부품들이 "구축된" 데이터 세트와 비교될 수 있게 한다. Registration of structural light data and comparison of CAD data or previous scans of similar or identical parts may help to ensure that 100% of the surface area is scanned with minimal overlap or overlapping in critical areas of the part. In addition, registration allows features and / or defects to be scanned and compared to the plurality of parts. This allows areas of the problem to be analyzed and solutions can be developed for the prevention of defects in the future. In addition, the storage of data allows the parts to be repaired to be compared to a "built" data set.

복잡한 형상을 가진 보다 작은 부품들에 대해서, 구조 광 시스템에 대해 필요한 정렬 단서들을 제공하기 위해 펙(peg) 및 포스트(post)를 포함하는 툴링 테이블이 사용될 수 있다. 그러나, 조사되는 부품을 위한 기대 및 지지부로서 툴링 테이블의 사용은 부품에 대한 시작 기준점뿐만 아니라, 부품의 형상의 사전 지식을 필요로 한다. For smaller parts with complex shapes, a tooling table including pegs and posts can be used to provide the necessary alignment cues for the structured light system. However, the use of the tooling table as an expectation and support for the part to be investigated requires prior knowledge of the shape of the part as well as the starting reference point for the part.

여기에서 사용되는 바와 같이, 약 및 근사적으로 이라는 용어들은 언급된 값의 5% 이내인 임의의 값들을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 값들의 범위에 관하여 약 및 근사적으로 이라는 용어의 언급은 언급된 범위의 상한과 하한 둘 다를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.As used herein, the terms approximately and approximately should be interpreted to include any values within 5% of the stated value. In addition, reference to the term about and approximately in relation to the range of values should be interpreted to include both the upper and lower limits of the stated range.

발명이 이의 단지 일부 실시예들에서 도시 또는 기술되었으나, 이것으로 제한되지 않고 발명의 범위 내에서 다양한 변경들이 행해질 수 있음이 당업자들에게 명백할 것이다.While the invention has been shown or described in only some embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various changes may be made without departing from the scope of the invention.

Claims (14)

물품 분석 방법에 있어서,
상기 물품에 관한 3차원 정보를 얻기 위해서 상기 물품을 구조 광 시스템으로 스캔하는 단계;
상기 물품의 표면을 스캔하는데 필요한 스캔들의 최소수를 결정하기 위해 상기 물품 3차원 정보를 처리하는 단계;
초음파 표면 변위들을 야기하기 위해 상기 물품의 표면에 레이저 빔을 지향시키는 단계로서, 상기 레이저 빔은 처리된 3차원 정보에 따라 상기 물품의 표면에 지향되는, 상기 레이저 빔 지향 단계;
상기 초음파 표면 변위들을 검출하는 단계;
물품 3차원 정보를 상기 초음파 표면 변위들과 상관시키는 단계;
상기 초음파 표면 변위 데이터를 처리하는 단계; 및
상기 초음파 표면 변위 데이터에 대한 좌표 측정들을 제공하기 위해서 상기 3차원 정보 및 상기 처리된 초음파 표면 변위들을 상관시키는 단계를 포함하는, 물품 분석 방법.
In the article analysis method,
Scanning the article with a structured light system to obtain three-dimensional information about the article;
Processing the article three-dimensional information to determine a minimum number of scans required to scan the surface of the article;
Directing a laser beam to the surface of the article to cause ultrasonic surface displacements, wherein the laser beam is directed to the surface of the article in accordance with the processed three-dimensional information;
Detecting the ultrasonic surface displacements;
Correlating article three-dimensional information with the ultrasonic surface displacements;
Processing the ultrasonic surface displacement data; And
Correlating the three-dimensional information and the processed ultrasonic surface displacements to provide coordinate measurements for the ultrasonic surface displacement data.
청구항 1에 있어서, 평가를 위해 상기 물품을 위치시키는 단계를 더 포함하는, 물품 분석 방법.The method of claim 1, further comprising positioning the article for evaluation. 청구항 1에 있어서, 상기 물품은 복합 재료를 포함하는, 물품 분석 방법.The method of claim 1, wherein the article comprises a composite material. 청구항 1에 있어서, 상기 물품을 구조 광 시스템으로 스캔하는 단계는,
카메라를 포함하는 구조 광 장치, 광빔 생성 요소, 및 구조 광 장치 이동 수단을 제공하는 단계;
광빔을 상기 물품의 표면에 투사하는 단계;
상기 물품의 표면에 투사되는 상기 광빔의 이미지를 수신하도록 상기 카메라를 조작하는 단계; 및
상기 물품의 전체 표면이 측정될 때까지 상기 구조 광 장치를 다음 위치로 이동시키는 단계를 포함하는, 물품 분석 방법.
The method of claim 1, wherein the scanning of the article into a structured light system comprises:
Providing a structural optical device, a light beam generating element, and a structural optical device moving means comprising a camera;
Projecting a light beam onto the surface of the article;
Manipulating the camera to receive an image of the light beam projected onto the surface of the article; And
Moving the structured light device to the next position until the entire surface of the article is measured.
청구항 1에 있어서, 상기 물품의 표면에서 초음파 표면 변위들을 검출하는 단계는,
검출 레이저 빔을 발생하는 단계;
상기 물품의 표면에 상기 검출 레이저 빔을 지향시키는 단계;
상기 물품의 상기 초음파 표면 변위를 갖는 상기 검출 레이저 빔을 산란시켜 위상 변조된 광을 생성하는 단계;
상기 위상 변조된 광을 처리하여 상기 표면에서 상기 초음파 표면 변위들에 관련된 데이터를 얻는 단계; 및
상기 데이터를 수집하여 상기 물품의 구조에 관한 정보를 제공하는 단계를 포함하는, 물품 분석 방법.
The method of claim 1, wherein detecting ultrasonic surface displacements at the surface of the article comprises:
Generating a detection laser beam;
Directing the detection laser beam to a surface of the article;
Scattering the detection laser beam with the ultrasonic surface displacement of the article to produce phase modulated light;
Processing the phase modulated light to obtain data related to the ultrasonic surface displacements at the surface; And
Collecting the data to provide information regarding the structure of the article.
청구항 1에 있어서, 상기 기지의 데이터는 CAD 데이터인, 물품 분석 방법.The article analysis method according to claim 1, wherein the known data is CAD data. 청구항 1에 있어서, 상기 물품의 차원들을 측정하기에 앞서 상기 구조 광 시스템을 캘리브레이팅(calibrating)하는 단계를 더 포함하는, 물품 분석 방법.The method of claim 1, further comprising calibrating the structural light system prior to measuring the dimensions of the article. 청구항 1에 있어서, 상기 물품은 항공기 부품인, 물품 분석 방법.The method of claim 1, wherein the article is an aircraft component. 청구항 1에 있어서, 상기 물품은 항공기인, 물품 분석 방법.The method of claim 1, wherein the article is an aircraft. 청구항 1에 있어서, 상기 물품으로부터 검출된 상기 광을 처리하기 위해 제 1 컴퓨터 구현 프로세스를 실행하는 단계를 더 포함하는, 물품 분석 방법.The method of claim 1, further comprising executing a first computer implemented process to process the light detected from the article. 청구항 10에 있어서, 상기 물품의 형상에 관련된 3차원 정보를 얻기 위해 제 2 컴퓨터 구현 프로세스를 실행하는 단계를 더 포함하는, 물품 분석 방법.The method of claim 10, further comprising executing a second computer implemented process to obtain three-dimensional information related to the shape of the article. 청구항 10에 있어서, 상기 물품에 관련된 3차원 정보를 처리하고 상기 물품을 평가하는데 필요한 스캔들의 최소수를 결정하기 위해 제 3 컴퓨터 구현 프로세스를 실행하는 단계를 더 포함하는, 물품 분석 방법.The method of claim 10, further comprising executing a third computer-implemented process to process three-dimensional information related to the article and determine a minimum number of scans required to evaluate the article. 사용되는 항공기 부품들을 평가하는 방법에 있어서,
물품 3차원 정보를 얻기 위해, 제작된 항공기 부품을 구조 광 시스템으로 스캔하는 단계;
상기 제작된 항공기 부품의 표면을 스캔하는데 필요한 스캔들의 최소수를 결정하기 위해 상기 물품 3차원 정보를 처리하는 단계;
초음파 표면 변위들을 야기시키기 위해 상기 제작된 항공기 부품의 표면에 레이저 빔을 지향시키는 단계로서, 상기 레이저 빔은 상기 제작된 항공기 부품의 표면을 스캔하는데 필요한 스캔들의 수를 최소화하기 위해, 처리된 3차원 정보에 따라 상기 물품의 표면에 지향되는, 상기 레이저 빔 지향 단계;
상기 초음파 표면 변위들을 검출하는 단계;
상기 제작된 항공기 부품 3-차원 정보를 상기 초음파 표면 변위들과 상관시키는 단계;
상기 제작된 항공기 부품 3-차원 정보를 기지의 데이터 세트와 비교하는 단계;
상기 초음파 표면 변위 데이터를 처리하는 단계;
상기 기지의 데이터 세트와 상기 처리된 초음파 표면 변위들을 상관시켜 상기 제작된 항공기 부품의 상기 초음파 표면 변위 데이터에 대한 좌표 측정들을 제공하는 단계;
상기 제작된 항공기 부품 3-차원 정보 및 상기 초음파 표면 변위 데이터를 저장하는 단계;
상기 제작된 항공기 부품을 항공기에 설치하는 단계;
상기 설치된 항공기 부품을 구조 광 시스템으로 스캔하여 물품 3차원 정보를 얻는 단계;
상기 설치된 항공기 부품의 표면을 스캔하는데 필요한 스캔들의 최소수를 결정하기 위해 상기 물품 3차원 정보를 처리하는 단계;
초음파 표면 변위들을 야기시키기 위해 상기 설치된 항공기 부품의 표면에 레이저 빔을 지향시키는 단계로서, 상기 레이저 빔은 상기 제작된 항공기 부품의 표면을 스캔하는데 필요한 스캔들의 수를 최소화하기 위해, 처리된 3차원 정보에 따라 상기 물품의 표면에 지향되는, 상기 레이저 빔 지향 단계;
초음파 표면 변위들을 야기시키기 위해 상기 설치된 항공기 부품의 표면에 레이저 빔을 지향시키는 단계;
상기 초음파 표면 변위들을 검출하는 단계;
상기 설치된 항공기 부품 3-차원 정보를 상기 초음파 표면 변위들과 상관시키는 단계;
상기 초음파 표면 변위 데이터를 처리하는 단계;
상기 기지의 데이터 세트와 상기 처리된 초음파 표면 변위들을 상관시켜 상기 초음파 표면 변위 데이터에 대한 좌표 측정들을 제공하는 단계; 및
상기 설치된 항공기 부품 3-차원 정보 및 처리된 초음파 표면 변위 데이터와 상기 제작된 항공기 부품 3차원 정보 및 처리된 초음파 표면 변위 데이터를 비교하는 단계를 포함하는, 항공기 부품 평가 방법.
A method of evaluating aircraft components used,
Scanning the fabricated aircraft part with a structured light system to obtain article three-dimensional information;
Processing the article three-dimensional information to determine a minimum number of scans required to scan the surface of the manufactured aircraft component;
Directing a laser beam onto the surface of the fabricated aircraft component to cause ultrasonic surface displacements, the laser beam being processed in three dimensions to minimize the number of scans needed to scan the surface of the fabricated aircraft component Directing the laser beam, directed to a surface of the article in accordance with information;
Detecting the ultrasonic surface displacements;
Correlating the manufactured aircraft component three-dimensional information with the ultrasonic surface displacements;
Comparing the manufactured aircraft component three-dimensional information with a known data set;
Processing the ultrasonic surface displacement data;
Correlating the known data set with the processed ultrasonic surface displacements to provide coordinate measurements for the ultrasonic surface displacement data of the manufactured aircraft component;
Storing the manufactured aircraft component three-dimensional information and the ultrasonic surface displacement data;
Installing the manufactured aircraft component on an aircraft;
Scanning the installed aircraft component with a structured light system to obtain article three-dimensional information;
Processing the article three-dimensional information to determine a minimum number of scans required to scan the surface of the installed aircraft component;
Directing a laser beam onto the surface of the installed aircraft component to cause ultrasonic surface displacements, wherein the laser beam is processed three-dimensional information to minimize the number of scans required to scan the surface of the manufactured aircraft component; Directing the laser beam according to the surface of the article;
Directing a laser beam to the surface of the installed aircraft component to cause ultrasonic surface displacements;
Detecting the ultrasonic surface displacements;
Correlating the installed aircraft component three-dimensional information with the ultrasonic surface displacements;
Processing the ultrasonic surface displacement data;
Correlating the known data set with the processed ultrasonic surface displacements to provide coordinate measurements for the ultrasonic surface displacement data; And
And comparing the installed aircraft part three-dimensional information and processed ultrasonic surface displacement data with the manufactured aircraft part three-dimensional information and processed ultrasonic surface displacement data.
청구항 13에 있어서, 상기 항공기 부품의 평가는 박리, 크랙, 포유물, 디스밴드(disband), 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 결함의 식별을 포함하는, 항공기 부품 평가 방법. The method of claim 13, wherein the evaluation of the aircraft component comprises identification of a defect selected from the group consisting of delamination, cracks, mammals, disbands, and combinations thereof.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101280921B1 (en) * 2012-05-30 2013-07-02 한국항공우주연구원 Induced wave simulation method using laser induced wave and induced wave simulation apparatus applying the same

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012019189A2 (en) 2010-08-06 2012-02-09 Par Systems, Inc. Containerized systems
US20130266228A1 (en) * 2012-04-10 2013-10-10 Siemens Industry, Inc. Automatic part identification and workflow generation
US10373301B2 (en) * 2013-09-25 2019-08-06 Sikorsky Aircraft Corporation Structural hot spot and critical location monitoring system and method
US9731392B2 (en) * 2014-08-05 2017-08-15 Ati Industrial Automation, Inc. Robotic tool changer alignment modules
EP3245474A4 (en) 2015-01-13 2018-07-04 Sikorsky Aircraft Corporation Structural health monitoring employing physics models
KR101648425B1 (en) * 2015-03-30 2016-08-16 한국항공우주산업 주식회사 Apparatus for ultrasonic inspecting composite material of aircraft structure
CN105300887B (en) * 2015-10-10 2018-06-29 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 A kind of method of laser-ultrasound non-destructive testing material texture
FR3042594B1 (en) * 2015-10-16 2019-05-17 Airbus Operations NON-DESTRUCTIVE CONTROL SYSTEM FOR PARTS BY ULTRASONIC WAVE GENERATION USING AN EXCITATION LASER
TWI581841B (en) 2015-10-30 2017-05-11 財團法人工業技術研究院 Separable flight device
CN105938087B (en) * 2016-06-29 2018-10-30 华南理工大学 A kind of laser ultrasonic detection system and method based on Multi-axis aircraft
CA3046651A1 (en) 2016-12-23 2018-06-28 Gecko Robotics, Inc. Inspection robot
WO2020185719A2 (en) 2019-03-08 2020-09-17 Gecko Robotics, Inc. Inspection robot
US11307063B2 (en) 2016-12-23 2022-04-19 Gtc Law Group Pc & Affiliates Inspection robot for horizontal tube inspection having vertically positionable sensor carriage
JP6273055B1 (en) * 2017-01-31 2018-01-31 株式会社日立パワーソリューションズ POSITION CONTROL DEVICE, POSITION CONTROL METHOD, AND ULTRASONIC VIDEO SYSTEM
US11287507B2 (en) * 2018-04-30 2022-03-29 The Boeing Company System and method for testing a structure using laser ultrasound
CN109254293B (en) * 2018-09-30 2023-11-14 北京小米移动软件有限公司 Ultrasonic ranging device and method, structured light equipment using device and terminal
AU2018282304B2 (en) * 2018-11-16 2020-08-13 Beijing Didi Infinity Technology And Development Co., Ltd. Systems and methods for positioning vehicles under poor lighting conditions
AU2019437374B2 (en) * 2019-03-26 2023-08-31 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Determining a transformation between coordinate systems in an ultrasonic haptic device and a visual sensor device
CN111999388B (en) * 2020-08-31 2022-06-24 广东工业大学 Laser ultrasonic detection system and method for carbon fiber woven composite material
EP4326493A1 (en) 2021-04-20 2024-02-28 Gecko Robotics, Inc. Flexible inspection robot
US11971389B2 (en) 2021-04-22 2024-04-30 Gecko Robotics, Inc. Systems, methods, and apparatus for ultra-sonic inspection of a surface
CN113358057A (en) * 2021-06-03 2021-09-07 河南科技大学 Airplane deformation scanning detection device and detection method

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5349954A (en) * 1993-07-23 1994-09-27 General Electric Company Tumor tissue characterization apparatus and method
US20040154402A1 (en) * 1998-06-30 2004-08-12 Lockheed Martin Corporation Remote laser beam delivery system and method for use with a robotic positioning system for ultrasonic testing purposes
US6748112B1 (en) * 1998-07-28 2004-06-08 General Electric Company Method and apparatus for finding shape deformations in objects having smooth surfaces
WO2002006848A2 (en) * 2000-07-14 2002-01-24 Lockheed Martin Corporation System and method for locating and positioning an ultrasonic signal generator for testing purposes
US6378387B1 (en) * 2000-08-25 2002-04-30 Aerobotics, Inc. Non-destructive inspection, testing and evaluation system for intact aircraft and components and method therefore
EP1403333A1 (en) 2002-09-24 2004-03-31 Sicpa Holding S.A. Method and ink sets for marking and authenticating articles
DE10246312B3 (en) * 2002-10-04 2004-03-18 Pfleiderer Infrastrukturtechnik Gmbh & Co. Kg Fixed roadway for bridges or supports comprises a device for monitoring the substructure state especially in the transition region of substructure support plates
US7286246B2 (en) * 2003-03-31 2007-10-23 Mitutoyo Corporation Method and apparatus for non-contact three-dimensional surface measurement
EP1653191A4 (en) * 2003-07-11 2010-09-08 Olympus Corp Information presentation device and information presentation system using the same
JP4500025B2 (en) * 2003-09-04 2010-07-14 株式会社日立エルジーデータストレージ Optical disc apparatus and method for controlling optical disc apparatus
US20060017720A1 (en) * 2004-07-15 2006-01-26 Li You F System and method for 3D measurement and surface reconstruction
US7253908B2 (en) * 2004-07-22 2007-08-07 The Boeing Company Non-destructive inspection using laser profiling and associated method
US7268893B2 (en) * 2004-11-12 2007-09-11 The Boeing Company Optical projection system
KR100642500B1 (en) * 2005-03-02 2006-11-06 (주)쎄미시스코 Apparatus for edge defect and discolor testing of glass board
US7681453B2 (en) * 2005-03-29 2010-03-23 Lockheed Martin Corporation System and method to calibrate multiple sensors
JP4839827B2 (en) * 2005-12-26 2011-12-21 コニカミノルタセンシング株式会社 3D measuring device
TWI291013B (en) * 2006-01-25 2007-12-11 Univ Nat Taipei Technology Digital-structured micro-optic three-dimensional confocal surface profile measuring system and technique
US20070229850A1 (en) * 2006-04-04 2007-10-04 Boxternal Logics, Llc System and method for three-dimensional image capture
US7605924B2 (en) * 2006-12-06 2009-10-20 Lockheed Martin Corporation Laser-ultrasound inspection using infrared thermography

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101280921B1 (en) * 2012-05-30 2013-07-02 한국항공우주연구원 Induced wave simulation method using laser induced wave and induced wave simulation apparatus applying the same

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